[發(fā)明專利]一種碳包覆氧化錳負(fù)極材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810039585.6
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108269983B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/50;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 合肥市長遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34119
• 代理人: 楊霞;翟攀攀

本發(fā)明公開了一種碳包覆氧化錳負(fù)極材料，所述碳包覆氧化錳負(fù)極材料的原料包括錳源、有機(jī)配體和溶劑；其中，所述有機(jī)配體為含羧酸或者含氮及羧酸的有機(jī)小分子化合物。本發(fā)明還公開了所述碳包覆氧化錳負(fù)極材料的制備方法。本發(fā)明碳包覆效率高，能夠有效抑制錳在電解液中的溶出，循環(huán)穩(wěn)定性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳包覆氧化錳負(fù)極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

1991年日本索尼公司首次向市場推出第一個商業(yè)化的鋰離子電池，相對于傳統(tǒng)電池來說，鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在人們的日常生活中占據(jù)越來越重要的位置。特別是進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著人們對環(huán)境的保護(hù)的要求越來越高，大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)受到了世界各國的追捧。隨著便攜電子終端、電動汽車及儲能行業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對鋰離子電池的性能提出了更高的要求。材料作為電池體系中的四大成員之一，對鋰離子電池的性能起著至關(guān)重要的作用。隨著需求不同，電池正極材料的更新?lián)Q代十分頻繁，從起始的鈷酸鋰、鎳鈷錳三元到磷酸鐵鋰、錳酸鋰，材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)越來越好。然而，商業(yè)用的鋰離子電池負(fù)極材料則一直以碳材料為主。碳材料普遍存在的首效低、比容量低、電解液成分共嵌等許多的不足開始制約著整個鋰離子電池的發(fā)展。在提高碳材料性能的同時，研究人員也開始開發(fā)新的、可以用作鋰離子電池負(fù)極的、性能更加優(yōu)越的材料。

近年來，由于氧化錳材料作為鋰離子電池負(fù)極材料具有高理論容量、寬電勢窗口、價格低廉及良好的安全性等優(yōu)點(diǎn)，成為研究熱點(diǎn)。但也存在首次不可逆容量高、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能較差的問題。目前針對氧化錳材料的改性的方法主要有形貌及碳包覆。

文獻(xiàn)(K.Zhong,X.Xia,B.Zhang,et al.MnO Powder as Anode Active Materialsfor Lithium Ion Batteries.Journal of Power Sporces.2010,195:3300-3308)公開了將商用MnO與蔗糖機(jī)械混合后，通過高溫?zé)Y(jié)得到碳包覆的MnO/C復(fù)合材料。該材料的充放電容量可達(dá)650mAh/g，包覆后MnO的循環(huán)性能得到明顯改善。但首次充放電效率低于65％，且電池極化大，材料性能仍需改善。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種碳包覆氧化錳負(fù)極材料及其制備方法，以彌補(bǔ)現(xiàn)有的碳包覆氧化錳負(fù)極材料電性能較差的缺陷。

本發(fā)明提出的一種碳包覆氧化錳負(fù)極材料，所述碳包覆氧化錳負(fù)極材料的原料包括錳源、有機(jī)配體和溶劑；其中，所述有機(jī)配體為含羧酸或者含氮及羧酸的有機(jī)小分子化合物。

優(yōu)選地，所述錳源選自硝酸錳、氯化錳、溴化錳、碘化錳、醋酸錳、碳酸錳、硫酸錳、硫化錳、磷酸錳、硅酸錳中的至少一種。

優(yōu)選地，所述有機(jī)配體選自3,5-吡啶二甲酸、3-吡啶甲酸、4-吡啶甲酸、4,4-聯(lián)吡啶二甲酸、1,3-苯二甲酸、均苯三甲酸、1,4-苯二甲酸、1,4-聯(lián)苯二甲酸、1,3,5-均苯三甲酸、1,2,4,5-苯四甲酸中的至少一種。

優(yōu)選地，所述溶劑選自去離子水、二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、甲醇、乙醇、二甲基亞砜、丙酮中的至少一種。

優(yōu)選地，所述錳源、有機(jī)配體的摩爾比為1：0.5-1。

優(yōu)選地，所述錳源與溶劑的摩爾體積(mmol/ml)比為1：25-70。

本發(fā)明還提供一種所述碳包覆氧化錳負(fù)極材料的制備方法，所述制備方法包括下述步驟：

S1、將錳源、有機(jī)配體和溶劑置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中混合后充分?jǐn)嚢瑁又糜诠娘L(fēng)干燥箱中加熱，冷卻，過濾，洗滌濾渣，干燥濾渣，得到錳的聚合物；

S2、將錳的聚合物置于高溫爐中煅燒后降溫或冷卻至室溫，得到碳包覆氧化錳負(fù)極材料。

優(yōu)選地，S1中，攪拌的時間為1-2h。